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《郑州大学》 2004年
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配电网重构算法的研究

郑欣  
【摘要】:现代城市配电网发展迅速,网络结构趋于复杂化,同时城市用电结构发生了很大的变化,用电负荷需求量大,用户对电能质量、供电可靠性的要求日益提高。单靠人工调度管理,已经很难使庞大的网络保持安全、经济的运行状态,更难以满足供电企业降损节能、提高用户供电质量的迫切要求。 配电网网络重构是提高电网运行效率、供电可靠性和供电质量的有效手段,它是一个覆盖面很广的课题,可以用于不同的运行目的,包括降低网损、负荷平衡、无功优化、故障恢复等。 拓扑分析是网络重构算法中不可缺少的一部分,在网络重构算法中,需要调用拓扑分析来不断的变换网络的运行方式,以寻找满足目标函数的最优的网络结构。可以看出拓扑分析是整个网络重构算法的基础,拓扑模型结构是否合理,拓扑分析效率的高低,影响着网络重构算法的效率。因此在本论文中首先对拓扑分析进行了研究。根据配电网的空间特性,建立了面向对象和面向空间技术相结合的网络模型;在此基础上,又提出了适合在线应用,能够自动跟踪网络结构变化的快速拓扑分析方法。该方法的核心思想是基于空间的连通分析,在分析中形成了配电网网络重构算法所需要的各种计算模型和数据结构,大大减小了网络建模的工作量,提高了拓扑分析的速度。 在网络重构算法方面,本论文首先对基于不同优化技术和不同目标函数的重构算法进行了概述,然后重点对基于网损最小的配电网重构算法和基于故障恢复的配电网重构算法进行了研究。 基于网损最小的配网重构问题是一个典型的非线性、多约束的整数组合优化问题,在众多的优化技术中,由于遗传算法有良好的全局寻优性能,在重构算法中得到比较广泛的应用。因此本论文着重于遗传算法在重构算法中应用的研究,提出了基于改进的混合遗传算法的配电网重构算法,将重构的目标函数和遗传操作结合在一起,在算法中使用可操作开关支路的整数编号的排列顺序来表示染色体,并通过译码器的设计来映射染色体所对应的辐射状网络结构,避免了产生不 郑州大学工学硕士论文 可行解的情况,大大提高了算法的运算效率。同时将基于局部寻优的支路交换算 法引入到遗传算法中,改善了遗传算法的局部寻优性能,加快了遗传算法的收敛 速度,在一定程度上改变了遗传算法寻优效率低、收敛速度慢等缺点。 在正常的运行环境下,网络重构被用来提高运行效率,降低损耗和负荷平衡。 当系统发生故障时,重构的目的则是在所有可能的开关运行状态中快速地找出能 满足各种目标函数和运行约束条件的最优恢复方案,并且通过实施方案尽最大可 能为用户的恢复供电,直至系统恢复到正常运行的状态。 基于配网故障恢复的网络重构对于供电公司提高供电持续性和用户满意度, 降低用户和供电公司的损失具有重要的意义。实际的配网在故障恢复过程中,由 于网架规划不合理,线路、变压器容量限制等因素,需要跨电压等级进行,以增 大系统的恢复容量。 本论文结合实际城市配网的现状和运行特点,提出了高、中压配网协同故障 恢复的算法,在进行故障恢复时,算法能够跨电压等级进行,高中压配网能够相 互配合,互相寻求支持,从而能够充分利用系统现有容量,加快故障恢复的进度, 最大限度地为用户恢复供电。在算法中设计了专用于高中压配网故障恢复的路径 寻优方法和数据结构,能够快速处理变电站复杂的接线方式,从而迅速的搜索和 比较网络中的可行的恢复路径。同时在算法中充分利用了启发式技术来最大限度 地缩小可行解的空间,减少的潮流计算的次数,大大提高了搜索最优解的效率。 在论文的最后,开发出基于图形界面的高级应用软件,并利用此软件基于一 个实际的配网算例对上述算法进行了验证。实验证明本论文的算法是有效的,具 有一定的实用性。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TM744

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